KR20230089641A - 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
양면 수광형 태양광 모듈의 전면유리와 후면유리를 ETFE와 투명 백시트를 이용한 필름형 모듈로 대체하고, 상기 필름형 모듈의 상부 및 하부 표면에 투명하고 열성형이 가능한 투광성 보호커버를 부착하는 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 태양 전지판, 상기 태양 전지판 상부에 적층된 제1 밀봉재, 상기 태양 전지판 하부에 적층된 제2 밀봉재, 태양광이 투과되도록 상기 제1 밀봉재의 상부에 적층된 플라스틱 방음부재, 태양광이 투과되도록 상기 제2 밀봉재의 하부에 적층된 투명 백시트, 및 외부환경으로부터 상기 태양광 모듈을 보호하기 위해 상기 플라스틱 방음부재의 상부 및 상기 투명 백시트의 하부에 각각 적층된 투광성 보호커버를 포함하며, 가공 및 설치가 용이하고, 무게가 가벼워 시공을 용이하게 할 수 있으며, 방음성능이 우수한 효과가 있다.
Description
본 발명은 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양면 수광형 태양광 모듈의 전면유리와 후면유리를 ETFE와 투명 백시트를 이용한 필름형 모듈로 대체하고, 상기 필름형 모듈의 상부 및 하부 표면에 투명하고 열성형이 가능한 투광성 보호커버를 부착하여 가공 및 설치가 용이하고 방음성능이 우수한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 도심, 농촌 등 사람이 거주하는 곳을 주변으로 시설물을 활용한 태양광 응용기술이 확대되고 있다. 또한, 도심내 방음터널과 방음벽의 경우에도 심미성을 고려하면서 전기를 생산할 수 있는 태양광 모듈이 제시되고 있다.
특히, 단면 발전보다 발전량을 증대할 수 있는 방음벽 및 방음터널용 양면수광 태양광 모듈의 경우에는 양측에서 빛을 수광하기 위해 전후면 모두 유리 커버를 사용한 G2G(Glass to Glass) 형태로 제작된다.
그러나, 상기 G2G 타입(type)의 태양광 모듈은 유리의 반사광으로 인한 눈부심 때문에 방음벽 및 방음터널이 설치된 도로의 차량 운전자에게 시각 장애를 유발할 위험이 있다.
또한, 상기 G2G 타입(type)의 태양광 모듈은 에지(Edge) 부분의 가공이 어려워 심미적 또는 기능적인 측면에서 문제가 있고, 유리의 무게로 인해 지지되는 부착가공물의 가격 상승과 구조가 복잡해지는 문제가 있다.
또한, 방음벽 및 방음터널의 기능적 특성상 소음피해를 감소시킬 수 있도록 방음성능이 보장되어야 하지만 종래의 태양광 모듈은 태양광 모듈 자체만으로는 방음 성능이 산업표준에 도달할 수 없는 문제가 있다.
예를 들어, 종래의 태양광 모듈은 대부분 3.2T 두께의 전면유리를 사용하는데, 3.2T 두께의 전면유리만으로는 산업표준을 만족하는 방음 성능에 도달할 수 없다.
따라서, 이를 해결하기 위한 방법으로 종래에는 방음 성능을 높이기 위해 태양광 모듈에 4T 유리를 두장 접합하여 약 8.4T 두께의 접합유리를 사용하는 제조 방법이 제시된다.
그러나, 태양광 모듈에 약 8.4T의 접합유리를 사용하는 제조 방법은 상기 G2G의 경우와 마찬가지로 유리의 무게로 인해 직접설치가 어렵고, 설치를 위한 별도의 프레임 및 구조물 시설이 요구되는 문제가 있다.
또한, 종래의 태양광 모듈에서 유리 커버 사용시 무게로 인한 여러 문제를 해결하기 위해 유리 커버를 대체하여 플라스틱 커버를 적용한 방식이 제시되고 있다.
그러나, 이 경우 도 1에서 도시된 바와 같이 플라스틱 커버소재와 충진재의 스트레스로 인해 태양 전지들을 연결한 내부 스트링이 파손되거나, 플라스틱 커버와 충진재의 사이에 가스발생 등의 불완전한 라미네이션으로 인해 접합 불량이 발생하여 라미네이션 공법을 이용한 태양광 모듈의 제조가 어려운 문제가 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 두께 0.5~2.0mm, 광투과도 85% 이상, 영 모듈러스 71.7 GPa, 전단 모듈러스 29.7 GPa 이상의 박막 강화유리를 제공하는 단계, 상기 박막 강화유리 위에 충진재 시트를 펼쳐놓은 다음 그 위에 태양전지 레이아웃을 형성하고, 각각의 태양전지를 전극리본으로 연결하는 단계, 상기 태양전지 레이아웃 위에 충진재 시트와 백시트를 덮은 후 라미네이션을 실시하는 단계, 및 상기 태양광 모듈에 알루미늄 프레임을 부착하는 단계를 포함하는 박막 강화 유리를 사용한 경량 태양광 모듈의 제조방법이 개시되어 있다.
이를 통해 하기 특허문헌 1의 박막 강화 유리를 사용한 경량 태양광 모듈의 제조방법은 태양광 모듈용 강화유리에 두께 0.5~2mm, 광투과도 85% 이상의 박막 강화유리를 사용함으로써, 기존의 효율은 유지하면서 태양광 모듈의 중량을 낮추고, 이를 태양광 발전소나 주택용 및 건물일체형 태양광 모듈에 적용함으로써 설치 작업의 용이와 설치비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
그러나, 특허문헌 1은 태양광 모듈에서 박막 강화 유리의 사용으로 여전히 에지(Edge) 부분의 가공이 어렵고, 각종 소음으로 인한 소음피해를 감소시킬 수 없는 문제가 있다.
또한, 하기 특허문헌 2에는 복수의 양면 수광형 태양전지들, 상기 태양전지들의 전면에 위치하는 광 투과성 전면 기판, 상기 태양전지들의 후면에 위치하는 광 투과성 후면 기판, 및 상기 광 투과성 전면 기판과 광 투과성 후면 기판 사이에 위치하며, 복수의 태양전지들을 보호하는 보호막을 포함하는 양면 수광형 태양전지 모듈에 대해 개시되어 있다.
이를 통해, 특허문헌 2는 광 투과성 전면 기판은 물론 광 투과성 후면 기판을 통해 양면 수광형 태양전지로 입사되는 빛에 의해서도 발전이 일어나게 되므로 단락전류밀도가 증가하여 발전 효율이 증가하는 효과가 있다.
그러나, 특허문헌 2는 광 투과성 전면 기판이 강화 유리로 이루어져 있어 에지(Edge) 부분의 가공이 어렵고, 강화 유리의 무게로 인해 지지되는 부착가공물의 가격 상승과 구조가 복잡해지는 문제와 각종 소음으로 인한 소음피해를 감소시킬 수 없는 문제가 여전히 해소되지 않고 남아 있다.
본 발명의 목적은 태양광 모듈에서 에지(Edge) 부분의 가공이 용이하고, 다양한 디자인의 가공이 수월한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 도로의 차량 운전자에게 시각 장애를 유발하지 않도록 반사광에 의한 눈부심을 방지할 수 있는 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 태양광 모듈의 무게를 줄여 구조물의 하중 증대로 인한 부착가공물의 가격 상승을 방지하고, 시공이 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 각종 소음으로 인한 소음피해를 감소시킬 수 있도록 방음성능이 우수한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 라미네이션(lamination) 공정을 이용하여 플라스틱 커버를 적용한 태양광 모듈의 제조가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈은 태양 전지판, 상기 태양 전지판 상부에 적층된 제1 밀봉재, 상기 태양 전지판 하부에 적층된 제2 밀봉재를 포함한다.
또한, 본 발명은 태양광이 투과되도록 상기 제1 밀봉재의 상부에 적층된 플라스틱 방음부재, 태양광이 투과되도록 상기 제2 밀봉재의 하부에 적층된 투명 백시트, 및 외부환경으로부터 상기 태양광 모듈을 보호하기 위해 상기 플라스틱 방음부재의 상부 및 상기 투명 백시트의 하부에 각각 적층된 투광성 보호커버를 더 포함한다.
이때, 본 발명에서 상기 태양 전지판, 제1 밀봉재, 제2 밀봉재, 플라스틱 방음부재, 투명 백시트는 라미네이션(lamination) 공정을 이용하여 적층체의 접합이 실행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 플라스틱 방음부재는 미리 설정된 투과손실 기준을 만족하는 방음성을 가지고, 플라스틱 소재를 이용한 라미네이션(lamination) 공정시 스트레스로 인해 파손되는 것을 방지하여 라미네이션 접합이 용이하도록 높은 신장율을 갖는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름 접합으로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 투광성 보호커버는 외부환경으로부터 상기 태양광 모듈을 보호하기 위한 내충격 강도와 방음성을 가지고, 상기 태양광 모듈의 중량을 감소시키기 위해 폴리카보네이트(polycarbonate)로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 투광성 보호커버는 상기 플라스틱 방음부재의 상부에 적층된 폴리카보네이트와 투명 백시트의 하부에 적층된 폴리카보네이트를 합산한 합산 두께를 기준으로 8T 내지 16T의 두께로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제1 밀봉재 및 제2 밀봉재는 각각 층간 접합을 위한 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 플라스틱 방음부재와 투광성 보호커버의 접합을 위해 마련된 제1 접착층, 및 상기 투명 백시트와 투광성 보호커버의 접합을 위해 마련된 제2 접착층을 더 포함하고, 상기 제1 접착층 및 제2 접착층은 열팽창 차이에 의한 박리 현상을 제거하기 위해 EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 이오노머(Ionomer) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer) 필름으로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 제조 방법은 (a) 태양 전지판, 다수의 밀봉재, 플라스틱 방음부재, 투명 백시트를 마련하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 마련된 태양 전지판, 다수의 밀봉재, 플라스틱 방음부재, 투명 백시트를 적층하여 적층체를 마련하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 (c) 상기 단계 (b)에서 마련된 적층체를 라미네이션(lamination)하는 단계, (d) 상기 단계 (c)에서 마련된 적층체의 상부 및 하부에 제1 및 제2 접착층을 이용하여 투광성 보호커버를 각각 부착하는 단계를 더 포함한다.
이때, 상기 플라스틱 방음부재는 미리 설정된 투과손실 기준을 만족하는 방음성을 가지고, 플라스틱 소재를 이용한 라미네이션(lamination) 공정시 스트레스로 인해 파손되는 것을 방지하여 라미네이션 접합이 용이하도록 높은 신장율을 갖는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름 접합으로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투광성 보호커버는 외부환경으로부터 상기 태양광 모듈을 보호하기 위한 내충격 강도와 방음성을 가지고, 상기 태양광 모듈의 중량을 감소시키기 위해 폴리카보네이트(polycarbonate)로 마련된 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법은 태양광 모듈에서 유리를 플라스틱 재질로 대체하여 에지(Edge) 부분의 가공이 용이하고, 다양한 디자인의 가공이 수월한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법은 도로의 차량 운전자에게 시각 장애를 유발하지 않도록 반사광에 의한 눈부심을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법은 태양광 모듈의 무게가 경감되어 구조물의 하중 증대로 인한 부착가공물의 가격 상승을 방지할 수 있고, 시공을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법은 전기의 생산과 동시에 방음성능을 증대하여 차량 및 건설 등의 각종 소음으로 인한 소음피해를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 가공 및 설치가 용이한 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈 및 그 제조 방법은 라미네이션(lamination) 공정을 이용하여 플라스틱 커버를 적용한 태양광 모듈을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 플라스틱 커버 적용 태양광 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 적층체 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 적층체에 의해 제조된 태양광 모듈의 전면 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈에 대한 방음 성능 테스트를 수행하는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈에 대한 방음 성능 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 출력을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 적층체 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 적층체에 의해 제조된 태양광 모듈의 전면 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈에 대한 방음 성능 테스트를 수행하는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈에 대한 방음 성능 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 출력을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 적층체 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 적층체에 의해 제조된 태양광 모듈(100)의 전면 사진이다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)을 제조하기 위한 적층체는 상부에서부터 투광성 보호커버(180), 제1 접착층(160), 플라스틱 방음부재(140), 제1 밀봉재(120), 태양 전지판(110), 제2 밀봉재(130), 투명 백시트(150), 제2 접착층(170) 및 투광성 보호커버(180)의 순으로 적층된다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이 태양 전지판(110)을 중심으로 제1 밀봉재(120) 및 제2 밀봉재(130), 플라스틱 방음부재(140) 및 투명 백시트(150), 제1 접착층(160) 및 제2 접착층(170), 투광성 보호커버(180)는 각각 서로 대응하는 크기로 마련될 수 있다.
예를 들어, 제1 밀봉재(120)는 태양 전지판(110)을 보호하기 위해 태양 전지판(110) 상부에 적층된다. 또한, 제2 밀봉재(130)는 태양 전지판(110)을 보호하기 위해 상기 제1 밀봉재(120)와 대응하도록 태양 전지판(110) 하부에 적층된다.
즉, 제1 밀봉재(120)와 제2 밀봉재(130)는 태양 전지판(110)의 전면 및 후면에 각각 부착되어 습기의 침투 등 외부 환경으로부터 태양 전지판(110)을 보호할 뿐만 아니라, 파손을 방지하는 완충 기능을 수행한다.
이때, 상기 제1 밀봉재(120) 및 제2 밀봉재(130)는 각각 깨지기 쉬운 태양전지판(110)을 충격으로부터 보호하고 층간 접합을 위해 마련되며, 태양광을 투과하는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer)를 적용할 수 있다.
그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 전기절연성 밀봉재로 역할을 하고 접합 기능을 구비하며 광 투광성을 갖는 소재라면 본 발명의 밀봉재(120, 130)로 적용이 가능하다.
또한, 플라스틱 방음부재(140)는 태양광이 투과되고 제1 밀봉재(120)를 보호할 수 있도록 제1 밀봉재(120)의 상부에 적층된다.
본 발명에서 태양 전지판(110), 제1 밀봉재(120), 제2 밀봉재(130), 플라스틱 방음부재(140) 및 투명 백시트(150)는 라미네이션(lamination) 공정을 이용하여 적층체의 접합이 실행될 수 있다.
즉, 태양 전지판(110), 제1 밀봉재(120), 제2 밀봉재(130), 플라스틱 방음부재(140) 및 투명 백시트(150)를 포함하는 적층체를 140℃의 온도에서 660초 동안 30kpa의 압력을 적용하여 균일하게 라미네이션 공정을 실행할 수 있다.
이때, 상기 플라스틱 방음부재(140)는 미리 설정된 투과손실 기준을 만족하는 방음성을 가지고, 플라스틱 소재를 이용한 라미네이션(lamination) 공정시 스트레스로 인해 파손되는 것을 방지하여 라미네이션 접합이 용이하도록 높은 신장율을 갖는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름 접합으로 마련될 수 있다.
일반적으로, ETFE(Ethylene Tetrafluoro Ethylene)는 테트라 플루오르에틸렌과 에틸렌으로 구성되어 내충격성과 높은 신장율을 갖는 열가소성 불소수지 공중합체를 나타낸다.
즉, 상기 ETFE는 겹침부에 실란트 처리를 해야 하는 유리와 달리 단부의 클램프에서 충격을 흡수할 수 있어 실란트 또는 가스켓 처리가 불필요한 장점이 있다. 또한, 상기 ETFE는 신장율이 0에 가까운 유리와 달리 매우 유연하여 파괴전 탄성범위에서 약 350%까지 신장이 가능하다.
또한, 상기 ETFE는 높은 투광성을 나타낸다. 즉, ETFE는 아래의 [표 1]에서 나타난 바와 같이 가시광선 영역에서 약 90%, 자외선 영역에서 약 83%의 투과율을 보이며 모든 영역대에서 유리보다 높고, 태양광에 가까운 투과율을 나타낸다.
[표 1] ETFE와 유리의 투과율 비교
또한, 상기 ETFE는 아래의 [표 2]에서 나타난 바와 같이 영역대별 음투과율에서 유리보다 낮은 음투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 동일한 조건에서 ETFE가 유리보다 방음성능이 우수한 것을 나타낸다.
[표 2] ETFE와 유리의 영역대별 음투과율 비교
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 이러한 ETFE의 기술적 특징을 이용하여 태양광 모듈의 방음성능을 증대할 수 있다.
또한, 상기 ETFE의 높은 신장율을 이용하여 라미네이션(lamination) 접합시 스트레스로 인해 플라스틱 방음부재(140)가 파손되는 것을 방지함으로써 라미네이션 공정을 이용하여 플라스틱 커버를 적용한 태양광 모듈(100)의 제조를 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투명 백시트(150)는 태양광이 투과되고 제2 밀봉재(130)를 보호할 수 있도록 제2 밀봉재(130)의 하부에 적층된다.
이때, 상기 투명 백시트(150)는 태양광이 투과되고, 절연 및 기계적 내구성을 강화하기 위한 시트로서, 전지 모듈 분야에서 일반적으로 사용되는 소재로 형성 가능하다.
바람직하게는, 투명 백시트(150)는 라미네이션(lamination) 공정시 투명 백시트(150)가 파손되거나, 불완전한 라미네이션으로 인해 접합 불량이 발생하지 않도록 필름 접합으로 마련될 수 있다.
예를 들어, 상기 투명 백시트(150)는 플라스틱 소재를 이용한 라미네이션(lamination) 공정시 스트레스로 인해 파손되는 것을 방지하여 라미네이션 접합이 용이하도록 높은 신장율을 갖는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름 접합으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 투명 백시트(150)는 폴리에스터(Polyethylene Telephthalate, PET) 필름 또는 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입의 백시트(Backsheet)가 적용될 수도 있다.
일반적으로, 상기 폴리에스터(PET) 필름은 물리적, 화학적, 기계적 및 광학적으로 우수한 특성을 갖고 있어 식품포장재 및 사무용품에서 반도체, 디스플레이 등 첨단 전기 전자 제품에 이르기까지 널리 사용된다.
이러한 폴리에스터(PET) 필름은 강도가 우수하고, 내구성과 내후성이 뛰어나 일정한 두께와 물성을 가진 면상의 필름 형태로 사용하여 태양전지용 백시트로 적용할 수 있다.
또한, 투명 백시트(150)는 열, 습도, 자외선과 같은 외부 환경으로부터 태양전지를 보호하며, 태양 전지판(110)에서 전기를 생성하기 위한 태양광이 투과될 수 있도록 마련된다.
또한, 투광성 보호커버(180)는 외부환경으로부터 태양 전지판(110)을 보호하기 위해 상기 플라스틱 방음부재(140)의 상부 및 상기 투명 백시트(150)의 하부에 각각 적층된다.
즉, 투광성 보호커버(180)는 제1 접착층(160) 및 제2 접착층(170)을 이용하여 상기 플라스틱 방음부재(140)의 상부 및 상기 투명 백시트(150)의 하부에 각각 부착된다.
이때, 상기 투광성 보호커버(180)는 외부환경으로부터 태양 전지판(110)을 보호하기 위한 내충격 강도와 방음성을 가지고, 상기 태양광 모듈(100)의 중량을 감소시키기 위해 폴리카보네이트(polycarbonate)로 적용될 수 있다.
일반적으로, 폴리카보네이트는 탄산염을 중합하여 만든 수지로 비스페놀 A(BPA)와 포스젠의 연쇄 구조로 이루어진 무색 투명한 무정형의 열가소성 플라스틱 중합체를 나타낸다.
이러한 폴리카보네이트는 내충격 강도가 강화유리의 150배 이상으로 내충격성이 좋고, 내열성 및 투명성이 좋기 때문에 상품 플라스틱과 엔지니어링 플라스틱, 유리 대용 강화 플라스틱으로 많이 사용된다.
또한, 폴리카보네이트는 가공이 매우 용이하여 휴대폰과 노트북, 모니터 등 IT 제품의 외장재를 비롯해 CD, DVD 등 미디어 광저장매체 소재의 원료로 폭넓게 사용되는 고기능성 플라스틱이다.
또한, 상기 폴리카보네이트는 높은 방음성을 가지고 있어 고속도로의 방음터널 및 방음벽과 같은 방음패널의 소재로 이용되고 있다.
한편, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 라미네이션 공정은 140℃의 온도에서 660초 동안 실행된다.
반면에, 상기 폴리카보네이트의 물성 특징을 살펴보면 아래와 같다.
[폴리카보네이트의 물성]
- 밀도 : 1.2 g/cm3
- 가용 온도 : -100℃ to 180℃
- 열변형 온도 : 135℃
- 광투과율 : 90%
- 선팽창률 : 3.8x10-5 cm/cm℃
상기 폴리카보네이트의 물성에서 나타난 바와 같이 라미네이션 공정의 온도인 140℃보다 낮은 135℃에서 폴리카보네이트의 열변형이 발생한다.
따라서, 폴리카보네이트를 적용하여 그대로 라미네이션 공정을 수행할 경우 폴리카보네이트 자체적으로 가스를 발생하고, 물성이 바뀌는 문제가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 태양 전지판(110), 제1 밀봉재(120), 제2 밀봉재(130), 플라스틱 방음부재(140) 및 투명 백시트(150)를 포함하는 적층체의 라미네이션(lamination) 공정 이후에 제1 접착층(160) 및 제2 접착층(170)을 이용하여 상기 플라스틱 방음부재(140)의 상부 및 상기 투명 백시트(150)의 하부에 투광성 보호커버(180)를 각각 부착하는 것에 의해 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 적층체를 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 라미네이션 공법을 이용하여 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 이러한 폴리카보네이트의 우수한 내구성과 내충격성, 방음성 및 투명성을 이용하여 태양광이 투과되고, 외부환경으로부터 태양 전지판(110)을 보호하기 위한 내충격 강도와 방음성을 가지는 경량의 투광성 보호커버(180)로 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)에 대한 방음 성능 테스트를 수행하는 사진이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)에 대한 방음 성능 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
즉, 도 5는 건물 부재의 공기 전달음 차단 성능 실험을 측정하는 산업표준 규정인 KS F 2808의 투과손실 측정 시험 방법을 이용하여 본 발명의 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)에 대한 방음 성능 테스트를 측정한 결과이다.
상기 KS F 2808의 규정에 의하면 방음벽의 투과손실은 500Hz의 소음에 대하여 25dB 이상, 1000Hz의 소음에 대하여 30dB 이상을 만족해야 한다.
도 5에서 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 주파수 대역이 500Hz에서 34.4dB, 1000Hz에서 32.1dB의 투과손실을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 소음을 차단하는 차음 효과가 우수하여 산업표준(KS F 2808)을 만족하는 높은 방음성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
폴리카보네이트의 투과 손실 시험 결과에 따르면, 폴리카보네이트의 두께가 6T 이하인 경우에는 KS F 2808의 규정인 500Hz와 1KHz에서 25dB와 30dB의 투과 손실 기준을 모두 만족하지 못하였다.
또한, 폴리카보네이트의 두께가 8T인 경우에는 일부를 제외한 대부분의 시험 제품에서 투과 손실 기준을 모두 만족하는 결과를 얻었고, 폴리카보네이트의 두께가 10T인 경우에는 시험 제품 모두에서 투과 손실 기준을 모두 만족하였다.
따라서, 태양광 모듈(100)에 대한 내충격성, 방음성 및 투명성을 모두 고려하여 투광성 보호커버(180)로 적용되는 폴리카보네이트의 두께는 플라스틱 방음부재(140)의 상부에 적층된 투광성 보호커버(180)와 투명 백시트(150)의 하부에 적층된 투광성 보호커버(180)를 합산한 합산 두께를 기준으로 8T 내지 16T의 두께가 바람직하다.
예를 들어, 플라스틱 방음부재(140)의 상부에 적층된 투광성 보호커버(180)의 두께가 3T인 경우 투명 백시트(150)의 하부에 적층된 투광성 보호커버(180)의 두께는 5T 이상으로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 제1 접착층(160)은 플라스틱 방음부재(140)와 투광성 보호커버(180)의 접합을 위해 마련된다. 또한, 상기 제2 접착층(170)은 투명 백시트(150)와 투광성 보호커버(180)의 접합을 위해 마련된다.
이때, 제1 접착층(160) 및 제2 접착층(170)은 열팽창 차이에 의한 박리 현상을 제거하기 위해 마련되며, EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 이오노머(Ionomer) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer) 필름으로 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 모듈의 외곽에서 모듈을 보호하기 위해 모듈의 둘레를 감싸는 프레임을 더 포함한다.
이때, 상기 프레임은 경량화를 위한 합성 고분자 재질 또는 경량화 및 방열 기능을 부가하도록 알루미늄 재질로 마련될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 출력을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 도 5에서 도시된 바와 같이 모듈 출력 특성인 개방전압(Voc) 18.00V, 단락전류(Isc) 3.23A, 곡선인자(FF) 79.33%, 측정 전력(Pm) 46.13W를 얻었다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)은 양면 수광형 태양광 모듈의 전면유리와 후면유리를 ETFE와 폴리카보네이트를 적용하여 대체함으로써 내충격 강도와 경량화 및 방음성능을 갖는 방음일체형의 양면 수광형 태양광 모듈을 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 제조 방법은 도 7에서 도시된 바와 같이 태양 전지판(110), 제1 밀봉재(120), 제2 밀봉재(130), 플라스틱 방음부재(140), 투명 백시트(150)를 마련하는 단계(S10), 상기 단계 (S10)에서 마련된 태양 전지판(110), 제1 밀봉재(120), 제2 밀봉재(130), 플라스틱 방음부재(140), 투명 백시트(150)를 적층하여 적층체를 마련하는 단계(S20)를 포함한다.
이때, 상기 단계 (S20)에서는 도 2에서 도시된 바와 같이 상부에서부터 플라스틱 방음부재(140), 제1 밀봉재(120), 태양 전지판(110), 제2 밀봉재(130), 투명 백시트(150)의 순으로 순차 적층하여 적층체를 형성한다.
또한, 본 발명은 상기 단계 (S20)에서 마련된 적층체를 라미네이션(lamination)하는 단계(S30)를 더 포함한다.
예를 들어, 상기 단계 (S20)에서는 적층체를 진공 팩에 안착하고, 120~150℃의 온도에서 10~15분 동안 30kpa의 압력을 적용하는 과정을 수행할 수 있다. 또한, 상기 단계 (S30)에서는 상기 단계 (S20)에서 마련된 적층체를 140℃의 온도에서 660초 동안 30kpa의 압력을 적용하여 균일하게 라미네이션 공정을 실행할 수 있다.
또한, 상기 단계 (S30)에서는 상기 단계 (S20)에서 마련된 적층체를 140℃의 온도에서 11분 동안 열 압착을 실행하는 것에 의해 적층체의 접합을 실행할 수 있다.
이때, 본 발명에서 상기 플라스틱 방음부재(140)는 미리 설정된 투과손실 기준을 만족하는 방음성을 가지고, 플라스틱 소재를 이용한 라미네이션(lamination) 공정시 스트레스로 인해 파손되는 것을 방지하여 라미네이션 접합이 용이하도록 높은 신장율을 갖는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름 접합으로 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 제조 방법은 상기 단계 (S30)에서 마련된 적층체의 상부 및 하부에 제1 접착층(160) 및 제2 접착층(170)을 이용하여 투광성 보호커버(180)를 각각 부착하는 단계(S40)를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 투광성 보호커버(180)는 외부환경으로부터 태양광 모듈(100)을 보호하기 위한 내충격 강도와 방음성을 가지고, 상기 태양광 모듈(100)의 중량을 감소시키기 위해 폴리카보네이트(polycarbonate)로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 제조 방법은 상기 단계 (S30)의 적층체를 라미네이션(lamination)하는 단계 이후에 적층체의 상부 및 하부에 제1 접착층(160) 및 제2 접착층(170)을 이용하여 투광성 보호커버(180)를 각각 부착하는 것에 의해 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 적층체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)의 제조 방법은 태양광 모듈의 외곽에서 모듈을 보호하기 위해 모듈의 둘레를 프레임으로 감싸는 것에 의해 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100)이 제조될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈(100) 및 그 제조 방법은 라미네이션 공법을 이용하여 플라스틱 커버를 적용한 태양광 모듈을 제조하는 경우 플라스틱 커버소재와 충진재(예를 들면, 제1 밀봉재(120), 제2 밀봉재(130))의 스트레스로 인해 태양 전지들을 연결한 내부 스트링이 파손되거나, 가스발생 등의 원인으로 접합 불량이 발생하지 않고 용이하게 태양광 모듈을 제조할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100 : 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈
110 : 태양 전지판 120 : 제1 밀봉재
130 : 제2 밀봉재 140 : 플라스틱 방음부재
150 : 투명 백시트 160 : 제1 접착층
170 : 제2 접착층 180 : 투광성 보호커버
110 : 태양 전지판 120 : 제1 밀봉재
130 : 제2 밀봉재 140 : 플라스틱 방음부재
150 : 투명 백시트 160 : 제1 접착층
170 : 제2 접착층 180 : 투광성 보호커버
Claims (7)
- 양면 수광형의 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈로서,
태양 전지판;
상기 태양 전지판 상부에 적층된 제1 밀봉재;
상기 태양 전지판 하부에 적층된 제2 밀봉재;
태양광이 투과되도록 상기 제1 밀봉재의 상부에 적층된 플라스틱 방음부재;
태양광이 투과되도록 상기 제2 밀봉재의 하부에 적층된 투명 백시트; 및
외부환경으로부터 상기 태양광 모듈을 보호하기 위해 상기 플라스틱 방음부재의 상부 및 상기 투명 백시트의 하부에 각각 적층된 투광성 보호커버를 포함하고,
상기 태양 전지판, 제1 밀봉재, 제2 밀봉재, 플라스틱 방음부재, 투명 백시트는 라미네이션(lamination) 공정을 이용하여 적층체의 접합이 실행되며,
상기 플라스틱 방음부재는 미리 설정된 투과손실 기준을 만족하는 방음성을 가지고, 플라스틱 소재를 이용한 라미네이션 공정시 스트레스로 인해 파손되는 것을 방지하여 라미네이션 접합이 용이하도록 높은 신장율을 갖는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름 접합으로 마련된 것을 특징으로 하는 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈. - 제1항에서,
상기 투광성 보호커버는 외부환경으로부터 상기 태양광 모듈을 보호하기 위한 내충격 강도와 방음성을 가지고, 상기 태양광 모듈의 중량을 감소시키기 위해 폴리카보네이트(polycarbonate)로 마련된 것을 특징으로 하는 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈. - 제2항에서,
상기 투광성 보호커버는 상기 플라스틱 방음부재의 상부에 적층된 폴리카보네이트와 투명 백시트의 하부에 적층된 폴리카보네이트를 합산한 합산 두께를 기준으로 8T 내지 16T의 두께로 마련된 것을 특징으로 하는 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈. - 제1항에서,
상기 제1 밀봉재 및 제2 밀봉재는 각각 층간 접합을 위한 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈. - 제1항에서,
상기 플라스틱 방음부재와 투광성 보호커버의 접합을 위해 마련된 제1 접착층, 및
상기 투명 백시트와 투광성 보호커버의 접합을 위해 마련된 제2 접착층을 더 포함하고,
상기 제1 접착층 및 제2 접착층은 열팽창 차이에 의한 박리 현상을 제거하기 위해 EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 이오노머(Ionomer) 또는 POE(Poly Olefin Elastomer) 필름으로 마련된 것을 특징으로 하는 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈. - 양면 수광형의 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 제조 방법으로서,
(a) 태양 전지판, 다수의 밀봉재, 플라스틱 방음부재, 투명 백시트를 마련하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)에서 마련된 태양 전지판, 다수의 밀봉재, 플라스틱 방음부재, 투명 백시트를 적층하여 적층체를 마련하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)에서 마련된 적층체를 라미네이션(lamination)하는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c)에서 마련된 적층체의 상부 및 하부에 제1 및 제2 접착층을 이용하여 투광성 보호커버를 각각 부착하는 단계를 포함하고,
상기 플라스틱 방음부재는 미리 설정된 투과손실 기준을 만족하는 방음성을 가지고, 플라스틱 소재를 이용한 라미네이션(lamination) 공정시 스트레스로 인해 파손되는 것을 방지하여 라미네이션 접합이 용이하도록 높은 신장율을 갖는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 필름 접합으로 마련된 것을 특징으로 하는 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 제조 방법. - 제6항에서,
상기 투광성 보호커버는 외부환경으로부터 상기 태양광 모듈을 보호하기 위한 내충격 강도와 방음성을 가지고, 상기 태양광 모듈의 중량을 감소시키기 위해 폴리카보네이트(polycarbonate)로 마련된 것을 특징으로 하는 플라스틱 커버 적용 방음일체형 태양광 모듈의 제조 방법.
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| KR20110076123A (ko) | 2009-12-29 | 2011-07-06 | 주식회사 효성 | 박막 강화 유리를 사용한 경량 태양광 모듈의 제조방법 |
| KR101699301B1 (ko) | 2010-09-28 | 2017-01-24 | 엘지전자 주식회사 | 양면 수광형 태양전지 모듈 |
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